1 kwasy i zasady - · pdf file3 rjc zasada : definicja br ønsteda zasad ąjest taki zwi...
Post on 20-Feb-2018
218 Views
Preview:
TRANSCRIPT
1
RJC
Kwasy i ZasadyKwasy i Zasady
Kwasy i zasady BrKwasy i zasady Brøønstedansteda
Stabilizacja RezonansowaStabilizacja Rezonansowa
Kwasy i Zasady Lewisa Kwasy i Zasady Lewisa
Slides 1 to 35
HA + B: A- + BH+
2
RJC
Kwas : Definicja BrKwas : Definicja Brøønstedansteda
Kwasem jest taki zwiKwasem jest taki zwiąązek chemiczny, ktzek chemiczny, któóry mory moŜŜe e bybyćć donorem protonu. Przekazanie protonu donorem protonu. Przekazanie protonu
prowadzi do wytworzenia sprzprowadzi do wytworzenia sprzęŜęŜonej zasady.onej zasady.
HA + B: A- + BH+
Kwas SprzęŜona zasada
3
RJC
Zasada : Definicja BrZasada : Definicja Brøønstedansteda
ZasadZasadąą jest taki zwijest taki zwiąązek chemiczny, ktzek chemiczny, któóry mory moŜŜe e przejprzejąćąć rolrolęę akceptora protonu. W wyniku akceptora protonu. W wyniku
przejprzejęęcia protonu generowany jest sprzcia protonu generowany jest sprzęŜęŜony ony kwas.kwas.
HA + B: A- + BH+
Zasada SprzęŜony kwas
4
RJC
H2O + B: HO - + BH+
Te substancje, ktTe substancje, któóre sre sąą zdolne reagowazdolne reagowaćć zarzaróówno wno jako kwas jak i zasada nazywamy substancjami jako kwas jak i zasada nazywamy substancjami
amfoterycznymi.amfoterycznymi.
AmfoterycznoAmfoterycznośćść
HA + H2O A- + H3O+
5
RJC
Moc kwasu opisana jest przez staMoc kwasu opisana jest przez stałąłą rróównowagi wnowagi (k(keqeq))
Moc kwasu (kwasowoMoc kwasu (kwasowośćść) (k) (keqeq))
HA + H2O H3O+ + A-
keq = [H3O+][A-]
[HA][H 2O]
6
RJC
Moc kwasu (kMoc kwasu (kaa))
Pomiary kPomiary keqeq w rozciew rozcieńńczonych roztworach czonych roztworach wodnych oznaczajwodnych oznaczająą, , ŜŜe ste stęŜęŜenie [Henie [H22O] moO] moŜŜna na
uznauznaćć za wartoza wartośćść stastałąłą ~ 55.5M.~ 55.5M.
HA + H2O H3O+ + A-
ka = keq[H2O] = [H3O+][A-][HA]
7
RJC
Mocne kwasy posiadajMocne kwasy posiadająą mamałąłą wartowartośćść pkpka a (pk(pkaa --7)7)
SSłłabe kwasy posiadajabe kwasy posiadająą duduŜąŜą wartowartośćść pkpka a (pk(pkaa 16)16)
pkpka a == --logklogkaa
HCl + H2O H3O + + Cl -
EtOH + H2O H3O + + EtO -
8
RJC
Moc KwasuMoc Kwasu
kwas pka sprzęŜ. zasada
HCl -7.0 Cl-
Kwas solny anion chlorkowy
HNO3 -1.3 NO3-
Kwas azotowy (V) anion azotanowy
HF 3.2 F-
Kwas fluorowodorowy anion fluorkowy
9
RJC
Moc kwasuMoc kwasu
kwas pka sprzęŜ. zasada
CH3COOH 4.76 CH3COO-
Kwas octowy anion octanowy
HCN 9.2 CN-
Kwas cyjanowodorowy anion cyjankowy
H2O 15.74 HO-
woda anion hydroksylowy
10
RJC
Czynniki WpCzynniki Wp łływajywająące na Kwasowoce na Kwasowośćść
Moc kwasu jest uzaleMoc kwasu jest uzaleŜŜniona od takich czynnikniona od takich czynnikóów jakw jak::
Elektroujemność
Typ hybrydyzacji
Stabilizacja Rezonansowa
11
RJC
ElektroujemnoElektroujemnośćść : Cz: Częśćęść 11
...im wi...im więększa elektroujemnoksza elektroujemnośćść atomu (atomatomu (atomóów) w) A... tym wiA... tym więększa polaryzacja wiksza polaryzacja wiąązania zania HH--AA;; tym tym łłatwiej moatwiej moŜŜe doje dojśćść do oddysocjowania (oddania) do oddysocjowania (oddania)
protonu.protonu.
CH3-H CH3N-H CH3O-H F-HH
pka = 70 pka = 32 pka = 16 pka = 3.2
HA H + + A-
12
RJC
ElektroujemnoElektroujemnośćść : Cz: Częśćęść 22
Efekt elektronowy Efekt elektronowy -- Stabilizacja i destabilizacja.Stabilizacja i destabilizacja.
Cl-CH2-C
O
O
δ- δ+
Cl-CH2-C
O
OH
δ- δ+ δ+
kwas(destabilizacja)
sprzęŜona zasada(stabilizacja)
13
RJC
ClCH2CO2H (pka 2.86)
ElektroujemnoElektroujemnośćść : Cz: Częśćęść 22
Cl3CCO2H (pka 0.65)
CH3CO2H (pka 4.76)
Cl2CHCO2H (pka 1.29)
14
RJC
ElektroujemnoElektroujemnośćść : Cz: Częśćęść 33
StabilizujStabilizująący efekt indukcyjny.cy efekt indukcyjny.
CH3CH2CH2CO2H
ClCH2CH2CH2CO2H
CH3CHClCH2CO2H
CH3CH2CHClCO2H
pka 4.9
pka 4.5
pka 4.1
pka 3.8
kwasowość
15
RJC
Im bliIm bliŜŜej jej jąądra ulokowane sdra ulokowane sąą elektrony wielektrony wiąŜąąŜące, ce, tym bardziejtym bardziej::
Hybrydyzacja OrbitaliHybrydyzacja Orbitali
Słabsze jest przenikanie orbitali
Słabsze jest wiązanie
Kwasowy jest atom wodoru
16
RJC
H
H
H
Hybrydyzacja OrbitaliHybrydyzacja Orbitali
CH3 CH2
CH2=CH
CH=C
pka 70
pka 50
pka 30
Bardzo sBardzo słłabe kwasy... alkany < alkeny < alkinyabe kwasy... alkany < alkeny < alkiny
kwasowość
17
RJC
Stabilizacja RezonansowaStabilizacja Rezonansowa
...zmniejsza ...zmniejsza ∆∆GGoo sprzsprzęŜęŜonej zasady przesuwa onej zasady przesuwa rróównowagwnowagęę w kierunku produktw kierunku produktóów.w.
Energia
Postęp reakcji
kwas
sprzęŜona zasada
18
RJC Anion Karboksylanowy Anion Karboksylanowy (Pochodz(Pochodząący od kwasu karboksylowego)cy od kwasu karboksylowego)
...jest stabilizowany efektem rezonansowym....jest stabilizowany efektem rezonansowym.
CH3C - O
O
CH3C =O
O
anion octanowy
19
RJC Anion EtoksylanowyAnion Etoksylanowy(Pochodz(Pochodząący od etanolu EtOH)cy od etanolu EtOH)
Anion etoksylanowy nie jest stabilizowany Anion etoksylanowy nie jest stabilizowany efektem rezonansowym.efektem rezonansowym.
CH3CH2 - OH
pka 16
CH3CH2 - O
etanol anion etoksylanowy
20
RJC Anion FenolanowyAnion Fenolanowy(Pochodz(Pochodząący od fenolu Ccy od fenolu C66HH55OH)OH)
O O O O
anion fenolanowy
... jest stabilizowany efektem rezonansowym.... jest stabilizowany efektem rezonansowym.
21
RJC
Para: silna zasada Para: silna zasada –– ssłłaby sprzaby sprzęŜęŜony kwas (pkony kwas (pkaa 16)16)
Para: sPara: słłaba zasada aba zasada –– silny sprzsilny sprzęŜęŜony kwasony kwas(pk(pkaa --7)7)
ZasadyZasady
EtO - + H3O + H2O + EtOH
Cl - + H3O + H2O + HCl
22
RJC
Moc zasady jest okreMoc zasady jest okreśślona przez takie czynniki, lona przez takie czynniki, jak ...jak ...
Elektroujemność podstawników
Hybrydyzacja orbitali
Stabilizacja rezonansowa
Czynniki OkreCzynniki Okre śślajlająące Zasadowoce Zasadowośćść
23
RJC
ElektroujemnoElektroujemnośćść
Im wiIm więększa elektroujemnoksza elektroujemnośćść podstawnikpodstawnikóów, tym w, tym mniejsza skmniejsza skłłonnoonnośćść pary elektronowej do pary elektronowej do
popołąłączenia z protonem.czenia z protonem.
HN
R HF
RO
HR
R - F R - OH R - NH2••
••••
••••
••••
••••
••
••••
24
RJC
...im bli...im bliŜŜej jej jąądra ulokowane sdra ulokowane sąą elektrony nieelektrony nie--wiwiąŜąąŜące, tym mniej dostce, tym mniej dostęępne spne sąą one dla protonu one dla protonu
(s(słłabiej wiabiej wiąŜąąŜą proton).proton).
Hybrydyzacja OrbitaliHybrydyzacja Orbitali
(CH3CH2)3N
CH3C Nsp
sp2
sp3
acetonitrylpirydyna
trietyloamina
N
25
RJC
Stabilizacja RezonansowaStabilizacja Rezonansowa
Stabilizacja rezonansowa wolnej pary elektronowej Stabilizacja rezonansowa wolnej pary elektronowej powoduje, powoduje, ŜŜe jest ona mniej podatna na zwie jest ona mniej podatna na zwiąązanie z zanie z
protonem.protonem.
CH3C - NH2
O••
acetamid
CH3CH2 - NH2
••
etyloamina
zasadowośćzasadowość
26
RJC
AmidyAmidy
Amidy podlegajAmidy podlegająą stabilizacji rezonansowej. stabilizacji rezonansowej. Rezonans powoduje, Rezonans powoduje, ŜŜe wykazuje wykazująą one cechy raczej one cechy raczej
kwasowe nikwasowe niŜŜ zasadowe !zasadowe !
CH3C - NH2
O••
CH3C = NH2
O
acetamid
27
RJC
Protonowanie AmidProtonowanie Amidóóww
Z powodu stabilizacji rezonansowej, amidy sZ powodu stabilizacji rezonansowej, amidy sąą
protonowane raczej na atomie O, niprotonowane raczej na atomie O, niŜŜ na atomie N.na atomie N.
CH3C NH2
OH
CH3C =NH2
OH
28
RJC
AminyAminy
Aminy nie podlegajAminy nie podlegająą stabilizacji rezonansowej.stabilizacji rezonansowej.
CH3CH2 - NH2
••
etyloamina
29
RJC
AnilinaAnilina
Wolna para elektronowa jest zdelokalizowana w Wolna para elektronowa jest zdelokalizowana w wyniku rezonansu, a odpowiedni sprzwyniku rezonansu, a odpowiedni sprzęŜęŜony kwas ony kwas nie jest stabilizowany efektem rezonansowym; w nie jest stabilizowany efektem rezonansowym; w
efekcie anilina jest sefekcie anilina jest słłababąą zasadzasadąą..
NH2
••
NH2 NH2 NH2
30
RJC
PirydynaPirydyna
SprzSprzęŜęŜony kwas pirydyny jest stabilizowany ony kwas pirydyny jest stabilizowany rezonansem rezonansem –– jest ona silniejszjest ona silniejsząą zasadzasadąą niniŜŜ anilina.anilina.
kation pirydyniowy
N
H
N
H
N
H
N
H
31
RJC
GuanidynaGuanidyna
ZasadowoZasadowośćść momoŜŜe bye byćć znaczznacząąco zwico zwięększona przez kszona przez rezonansowrezonansowąą stabilizacjstabilizacjęę sprzsprzęŜęŜonego kwasu.onego kwasu.
H2N C NH2
NH2•••• H2N C NH2
NH2
••
••
H2N C NH2
NH2
••
••
32
RJC
Inne CzynnikiInne Czynniki
PorPoróównanie ilownanie ilośściowe mocy kwasciowe mocy kwasóów i zasad nie w i zasad nie jest jest łłatwym zadaniem, poniewaatwym zadaniem, poniewaŜŜ wwłąłączajczająą sisięę inne inne
czynniki, takie jak ...czynniki, takie jak ...
oddziaływania dipol-dipol
solwatacja
33
RJC
Inne definicje KwasInne definicje Kwasóów i Zasad ?w i Zasad ?
Definicja BrDefinicja Brøønsteda jest ponsteda jest poŜŜyteczna, lecz nie jest yteczna, lecz nie jest kompletna, poniewakompletna, poniewaŜŜ ......
Nie wszystkie zasady wiąŜą się z protonem!
Nie wszystkie kwasy są donorami protonów!
34
RJC
CH3CH2 - OH••••
••••
Definicja KwasDefinicja Kwasóów i Zasad wg Lewisaw i Zasad wg Lewisa
Kwas Lewisa jest akceptorem pary elektronowej ...Kwas Lewisa jest akceptorem pary elektronowej ...
Zasada Lewisa jest donorem pary elektronowej ...Zasada Lewisa jest donorem pary elektronowej ...
zasada Lewisa kwas Lewisa
Cl
Fe Cl
Cl
δ+++
δ-
δ-
δ-
35
RJC
PodsumowaniePodsumowanie
Równowaga kwas/zasada
Definicja Brønsteada
SprzęŜone kwasy i zasady
Związki amfoteryczne
Stałe kwasowości (ka) oraz pkaElektroujemność
Stabilizacja rezonansowa
Kwas i zasady Lewisa
Hybrydyzacja orbitali
Równowaga kwas/zasada
Definicja Brønsteada
SprzęŜone kwasy i zasady
Związki amfoteryczne
Stałe kwasowości (ka) oraz pkaElektroujemność
Stabilizacja rezonansowa
Kwas i zasady Lewisa
Hybrydyzacja orbitali
top related